雙面氮化硼硬勝鑽石 軟如石墨--地球最硬

2013-02-25

雙面氮化硼硬勝鑽石軟如石墨--地球最硬

 

還以為地球上最堅硬的物質是鑽石嗎?你的答案應該要修正了。根據2013 年1 月出刊的「自然(NATURE )」期刊,研究人員以奈米技術,合成出結構更緊密的立方氣化硼(cubic boronnitride , cBN ) ,這種透明的晶體,硬度比鑽石還高。

 

根據研究人員所發表的論文,超硬立方氮化硼是將細至奈米級的氮化硼微粒,以「類似洋蔥」的樣子,一層層加上去,當它在攝氐1800 度高溫下,會出現壓縮、晶體重組,形成奈米結構。

 

研究人員表示,這次合成的新材料硬度可達維氏硬度108 ,而人工鑽石的硬度也僅有維氏硬度100 。

 

研究人員指出,從實驗中發現原料的粒子愈小,合成物的硬度會增加。而且在奈米結構下,相鄰的原子會分享同一個邊界,所以原料愈小,會靠得愈近,原子會形成強力鍵結,從而產生驚人硬度。

 

氮化硼(BN )是由相同數量氮、硼原子組成的雙化合物。氮化硼的結構組成和碳類似,會出現多種型態:其中立方氮化硼像鑽石,硬度極高,但稍低於鑽石,最常被用在工業用鑽磨工具。另一種則類似石墨,卻是柔軟的潤滑劑。

 

由於氮化硼和鐵、鎳和其他形成的高溫合金不可熔,所以cBN 適合加工鐵鎳等金屬;鑽石會和這些金屬發生化學反應,造成刀具磨損。

 

立方氮化硼有高傳熱陸,在高溫中與氧接觸,氮化硼會形成鈍化層,讓物體不再繼續氧化。燒結的立方氮化硼則是不導電的散熱片材料,可應用在微電子學領域。

 

製造出超硬奈米立方氮化硼的研究團隊,是由美國芝加哥大學、中國秦皇島燕山大學和吉林大學的研究人員共同組成,這顯示中國大陸在材料科學研究,也開始在國際上展露頭角。